題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 阻抗式過環(huán)空找水儀激勵(lì)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 阻抗式過環(huán)空找水儀激勵(lì)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)不同油井地層水礦化度的不同，自適應(yīng)切換恒流源的激勵(lì)電阻，使交流激勵(lì)恒流源輸出電流大小保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，從而提高含水率測量結(jié)果的可靠性和井下儀器的測井成功率。系統(tǒng)以單片機(jī)和模擬開關(guān)為核心構(gòu)建激勵(lì)電流大小可控的交流激勵(lì)恒流源。本系統(tǒng)目前已經(jīng)應(yīng)用于大慶油田的測井系統(tǒng)中，通過實(shí)際應(yīng)用中的良好運(yùn)行情況來看，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，性能滿足油井井下實(shí)際測量的需要。
- 詳細(xì)介紹：
- 阻抗式過環(huán)空找水儀激勵(lì)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)包括硬件電路系統(tǒng)、軟件處理系統(tǒng)兩部分。 系統(tǒng)硬件由激勵(lì)源驅(qū)動(dòng)電路、含水率處理電路、切換判斷電路、單片機(jī)控制電路、頻率復(fù)合電路和電源供電電路組成。其中，激勵(lì)源驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)輸出一個(gè)頻率和電流大小均可調(diào)的正弦交變電流，以驅(qū)動(dòng)阻抗傳感器激勵(lì)電極。含水率處理電路負(fù)責(zé)采集阻抗傳感器電極環(huán)上的電壓，并將其轉(zhuǎn)換成頻率形式輸出。切換判斷電路負(fù)責(zé)判斷是否進(jìn)行激勵(lì)電流自適應(yīng)切換。單片機(jī)控制電路負(fù)責(zé)根據(jù)全水狀態(tài)下含水率處理電路輸出頻率值來控制模擬開關(guān)MAX313的工作狀態(tài)，使全水狀態(tài)下系統(tǒng)輸出頻率值穩(wěn)定在500Hz～1500Hz之間；切換成功后，負(fù)責(zé)將當(dāng)前產(chǎn)層各個(gè)激勵(lì)電阻工作信息存儲(chǔ)到串行EEPROM芯片24C01中；頻率復(fù)合電路負(fù)責(zé)將阻抗含水頻率和渦輪流量頻率復(fù)合成一路正負(fù)脈沖信號(hào)并傳輸至地面上位機(jī)；電源供電電路負(fù)責(zé)對(duì)電纜供給的正向電壓進(jìn)行DC-DC變換，得到井下電路所需的各種電壓。 軟件處理系統(tǒng)包括：主程序模塊是系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)調(diào)用其它軟件模塊，以完成恒流源激勵(lì)電阻的自動(dòng)控制；初始化模塊負(fù)責(zé)對(duì)HT46R47和系統(tǒng)變量進(jìn)行初始化；電壓測量模塊負(fù)責(zé)測量切換判斷電路輸出端的電壓值；自適應(yīng)切換模塊負(fù)責(zé)根據(jù)含水率處理電路輸出端的頻率值來使能或禁止MAX313的模擬開關(guān)；頻率測量模塊負(fù)責(zé)測量全水狀態(tài)下含水率處理電路輸出端的頻率值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品研制了用于阻抗傳感器含水率測量的激勵(lì)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)。工作原理是以單片機(jī)和模擬開關(guān)為核心構(gòu)建激勵(lì)電流大小可控的交流激勵(lì)恒流源，根據(jù)電纜2芯的供電形式來判斷是否需要進(jìn)行激勵(lì)電流自動(dòng)切換，如需切換則依據(jù)全水狀態(tài)下傳感器輸出值來控制激勵(lì)電流的自動(dòng)切換過程。 創(chuàng)新點(diǎn)： (1)以單片機(jī)和模擬開關(guān)為核心構(gòu)建激勵(lì)電流大小可控的交流激勵(lì)恒流源。 (2)提出依據(jù)全水狀態(tài)下阻抗傳感器輸出值來控制激勵(lì)電流自適應(yīng)切換的方法。 (3)根據(jù)電纜2芯的供電形式來判斷當(dāng)前阻抗傳感器所處的工作狀態(tài)，以決定系統(tǒng)是否需要進(jìn)行激勵(lì)電流自動(dòng)切換。 技術(shù)指標(biāo)： (1)全水狀態(tài)下系統(tǒng)輸出頻率值在500Hz～1500Hz范圍內(nèi)； (2)提供5種激勵(lì)電阻阻值以供自適應(yīng)切換； (3)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)前產(chǎn)層恒流源激勵(lì)電阻的工作信息； (4)適用范圍廣，地層水礦化度變化范圍為2000ppm-12000ppm； (5)供電方式簡單，電纜1芯供給+30V-+50V電壓； (6)耐溫指標(biāo)高，-10℃-125℃； (7)系統(tǒng)體積小，電路板長度為192mm，寬度為18mm。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 阻抗式過環(huán)空找水儀激勵(lì)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)可根據(jù)不同油井地層水礦化度的不同，自適應(yīng)切換恒流源的激勵(lì)電阻，使交流激勵(lì)恒流源輸出電流大小保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，克服了現(xiàn)有阻抗傳感器驅(qū)動(dòng)電路激勵(lì)電流大小不能自適應(yīng)變化的缺點(diǎn)。 系統(tǒng)以單片機(jī)和模擬開關(guān)為核心構(gòu)建激勵(lì)電流大小可控的交流激勵(lì)恒流源，對(duì)交流激勵(lì)恒流源激勵(lì)電阻阻值的控制。由于激勵(lì)電阻的最小值僅為其最大值的十六分之一，所以交流激勵(lì)恒流源輸出電的最大值為其最小值的16倍，足以滿足油井井下地層水礦化度變化的需要。依據(jù)全水狀態(tài)下阻抗傳感器輸出值來決定激勵(lì)電流是否需要自適應(yīng)切換。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1.本作品于2008年8月5日通過大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司驗(yàn)收，目前該系統(tǒng)已在大慶油田推廣應(yīng)用。 2.本作品于2008年11月30日，通過河北省科技廳鑒定，結(jié)論為：本系統(tǒng)在油田生產(chǎn)測井領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本作品可使阻抗傳感器交流激勵(lì)恒流源輸出電流大小依據(jù)不同油井中地層水礦化度的變化而變化。系統(tǒng)主要用于測量油井中不同層段或同一層段不同層位多相流體的含水率，是油田進(jìn)行產(chǎn)出剖面測井的專用設(shè)備，目前在油田生產(chǎn)測井領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。 阻抗式過環(huán)空找水儀采用激勵(lì)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)后，含水率測量結(jié)果的可靠性和測井成功率均大幅提高，其將比傳統(tǒng)設(shè)備更具應(yīng)用優(yōu)勢，市場推廣前景將更為廣泛。本系統(tǒng)于2008年1月開始在大慶油田推廣應(yīng)用，截止到2008年9月份已累計(jì)測井110口，按平均單井價(jià)格2.2萬元計(jì)，已創(chuàng)造測井收益242萬元。2009年該系統(tǒng)將在冀東油田、吉林油田和新疆油田進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用，預(yù)計(jì)能產(chǎn)生近千萬元的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 兩相流體含水率的測量方法很多，其中油井井下含水率測量的主要方法是電容法和電導(dǎo)法。河北師范大學(xué)的劉靜等人提出基于電容式敏感元件的油含水率新型智能化測量系統(tǒng)，實(shí)施了C/U轉(zhuǎn)換、U/f轉(zhuǎn)換電路及溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)。浙江大學(xué)的陳衛(wèi)民成功研制出基于電容傳感器的油品含水率測量系統(tǒng)。但電容傳感器的測量結(jié)果易受流體各組份電導(dǎo)率變化的影響，不能用于連續(xù)相導(dǎo)電的兩相流相含率測量中。由于國內(nèi)油田普遍處于高含水時(shí)期，電容法的這些缺點(diǎn)限制了其大規(guī)模推廣應(yīng)用。當(dāng)待測流體的連續(xù)相介質(zhì)導(dǎo)電，且兩相之間的電導(dǎo)率差別較大時(shí)，可以采用測量流體混合電導(dǎo)率的方法來確定不同相的分相含率。電導(dǎo)法具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、造價(jià)低廉、能實(shí)現(xiàn)在線測量、響應(yīng)速度快、對(duì)流動(dòng)無干擾等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象是以集流型四電極阻抗傳感器為核心的阻抗式過環(huán)空找水儀，采用激勵(lì)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)后，阻抗式過環(huán)空找水儀含水率測量結(jié)果的可靠性和測井成功率均大幅提高。 信號(hào)激勵(lì)模塊是井下測井的重要一環(huán)。天津大學(xué)的王振亞等人設(shè)計(jì)了基于縱向多極陣列電導(dǎo)式傳感器的測量系統(tǒng)，信號(hào)激勵(lì)模塊采用了AVR高檔單片機(jī)ATmega16，僅進(jìn)行了模擬井試驗(yàn)。河北工業(yè)大學(xué)的夏克文等人采用多極子聲源直接獲取地層橫波信息的多極聲波測井方法，這是現(xiàn)代聲波測井技術(shù)上的重大突破，激勵(lì)信號(hào)源采用通用陣列邏輯(GAL)控制的發(fā)射電路。本系統(tǒng)以單片機(jī)和模擬開關(guān)為核心構(gòu)建激勵(lì)電流大小可控的交流激勵(lì)恒流源，依據(jù)全水狀態(tài)下阻抗傳感器輸出值來控制激勵(lì)電流自適應(yīng)切換的方法，從而使交流激勵(lì)恒流源輸出電流大小依據(jù)不同油井中地層水礦化度的變化而變化，克服了傳統(tǒng)方法中需手動(dòng)改變恒流源激勵(lì)電阻的缺點(diǎn)，所以采用本激勵(lì)電流自動(dòng)控制系統(tǒng)后，阻抗式過環(huán)空找水儀含水率測量結(jié)果的可靠性和測井成功率均大幅提高，其將比傳統(tǒng)設(shè)備更具應(yīng)用優(yōu)勢，市場推廣前景將更為廣泛。
